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锈蚀钢管混凝土构件时变模型与承载力衰变规律研究
| 论文题名： | 锈蚀钢管混凝土构件时变模型与承载力衰变规律研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;时变模型;承载力衰变规律;均匀锈蚀预测 |
| 摘要： | 钢管混凝土是一种力学性能优越的组合材料，借助内填混凝土增强钢管壁的稳定性，同时又借助钢管对混凝土的套箍作用，抑制了混凝土的脆性，提高了混凝土的抗压强度和变形能力。尤其是钢管混凝土拱桥，较好的解决拱桥吊装重量和跨度的矛盾。相对于工程实践，钢管混凝土拱桥的设计理论相对滞后，锈蚀对钢管混凝土构件承载力影响问题就是其中之一。 本文依托重庆市自然科学基金计划项目——“锈蚀钢管混凝土构件的时变模型与承载力衰变规律”为题，开展了较为深入的理论与数值分析。 根据钢材锈蚀极化曲线的特征，导出均匀锈蚀电流密度表达式;借助Faraday定律建立了锈蚀钢管混凝土构件的锈层深度D与时间的关系;综合考虑环境和锈层结构的影响，确定了锈蚀场强△E和锈层电阻R的取值。在此基础上建立了钢管均匀锈蚀的时变理论模型，提出了均匀锈蚀预测的新方法，所得结果与试验值吻合良好。基于概率统计理论，推导了钢管的点蚀模型，建立了不同时间点与最深锈坑深度之间的关系。基于钢管混凝土极限平衡理论和断裂力学理论，推导了应力锈蚀断裂模型。建立了局部锈蚀钢管的平衡方程，构造应力锈蚀断裂的应力函数，对锈蚀裂纹的应力场、位移场进行了分析，对经典的裂纹起裂判据和裂纹扩展速度进行了修正。 针对钢管混凝土的均匀锈蚀，开展了不同锈蚀深度、不同钢管初应力度的承载力分析，结果表明:各构件极限承载力与锈蚀深度呈线性关系，随着锈蚀深度的增大，承载力减小;并且研究了钢管初应力对构件极限承载力的影响。针对钢管混凝土的局部锈蚀，开展了不同锈坑深度、不同锈坑长度的承载力分析和应力分析，结果表明:锈坑会削弱构件的极限承载力;随着锈坑深度、长度的增大，构件极限承载力减小。锈坑深度对局部锈蚀构件的应力场影响也较大。 |
| 作者： | 吴骋 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 周水兴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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